Forschung -

Silizium-Luft-Batterie läuft über 1000 Stunden

Silizium-Luft-Batterien gelten als vielversprechende und preiswerte Alternative zur gegenwärtigen Energiespeichertechnologie. Allerdings erreichten sie bisher nur eine relativ kurze Laufzeit. Jülicher Forscher haben nun herausgefunden warum.

Theoretisch haben Silizium-Luft-Batterien eine weitaus höhere Energiedichte als heutige Lithiumionen-Akkus. Außerdem sind sie umweltfreundlich und unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen. Ihr wichtigster Vorteil jedoch ist das Material. Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element der Erde: Es ist billig und nahezu unbegrenzt verfügbar.

Bisher stoppte in Silizium-Luft-Batterien allerdings nach relativ kurzer Zeit der Stromfluss – ohne dass dies erklärt werden konnte. Forscher vermuteten, dass sich spontan eine Schutzschicht auf der Siliziumanode bildet oder dass entweder der Elektrolyt oder die Luft-Elek­trode ungeeignet sind.

Wissenschaftler des Instituts für Energie- und Klimaforschung des Forschungszentrum Jülichs fanden eine andere Erklärung für die kurze Laufzeit: den Verbrauch des Elektrolyten. Sie entwickelten ein Pumpensystem, das die Elektrolytflüssigkeit – in Wasser gelöstes Kaliumhydroxid – von Zeit zu Zeit nachfüllt. „Bleibt die Siliziumanode in Kontakt mit dem Elektrolyt, läuft die Batterie“, erklärt Hermann Tempel vom Bereich Grundlagen der Elektrochemie. Damit erreicht die Batterie eine Laufzeit von über 1100 Stunden – bis das Silizium komplett aufgebraucht ist. Nach dem Wechsel der Anode ist die Batterie wieder einsatzbereit.

Nun suchen die Wissenschaftler nach einem Weg, die Batterie am Laufen zu halten, ohne den Elektrolyt nachfüllen zu müssen. „Wir müssen die Selbstentladung der Batterie unterdrücken, die die Elektrolytflüssigkeit verbraucht “, erklärt Tempel. Additive im Elektrolyt könnten hier helfen.

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